DNS javítás
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. június 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 8 szerkesztést igényelnek .Javítás (a lat. reparatio - helyreállítás) - a sejtek speciális funkciója , amely a sejtben a normál DNS bioszintézis során vagy a fizikai vagy kémiai reagenseknek való kitettség következtében károsodott DNS - molekulák kémiai károsodásának és töréseinek kijavításában áll . Ezt a sejt speciális enzimrendszerei végzik. Számos örökletes betegség (például xeroderma pigmentosa ) a javítórendszerek megsértésével jár.
Felfedezési előzmények
A jóvátétel tanulmányozásának kezdetét Albert Kellner ( USA ) munkája fektette le, aki 1948 -ban fedezte fel a fotoreaktiváció jelenségét – az ultraibolya (UV) sugarak által okozott biológiai tárgyak károsodásának csökkenését, majd ezt követően erős látható fénynek való kitettséget. ( könnyű javítás ).
R. Setlow, K. Rupert (USA) és mások hamarosan megállapították, hogy a fotoreaktiváció olyan fotokémiai folyamat, amely egy speciális enzim részvételével megy végbe, és az UV-kvantum abszorpciója során a DNS - ben képződő timin -dimerek hasadásához vezet .
Később, amikor a baktériumok UV-fényre és ionizáló sugárzásra való érzékenységének genetikai szabályozását tanulmányozták , felfedezték a sötét javítást - a sejtek azon tulajdonságát, hogy a látható fény részvétele nélkül kiküszöbölik a DNS-károsodást. Az UV-fénnyel besugárzott baktériumsejtek sötét helyreállásának mechanizmusát A. P. Howard-Flanders jósolta meg, és 1964-ben F. Hanawalt és D. Petitjohn (USA) kísérletileg megerősítette. Kimutatták, hogy a baktériumokban a besugárzás után a megváltozott nukleotidokkal rendelkező, sérült DNS-szelvényeket kivágják, és a keletkező résekben a DNS újraszintetizálódik.
A javítórendszerek nemcsak mikroorganizmusokban léteznek , hanem állati és emberi sejtekben is, amelyekben szövettenyészetekben vizsgálják őket . Ismert egy személy örökletes betegsége - xeroderma pigmentosa , amelyben a gyógyulás zavart okoz.
Thomas Lindahl , Aziz Shankar és Paul Modric 2015-ös kémiai Nobel-díjat kapott a DNS-javítási módszerek tanulmányozása terén végzett kutatásaiért [1] [2] .
A DNS-károsodás forrásai
- Ultraibolya sugárzás
- Sugárzás
- Vegyi anyagok
- DNS replikációs hibák
- Apurinizáció - a nitrogéntartalmú bázisok hasítása a cukor-foszfát gerincből
- Dezaminálás - aminocsoport eltávolítása nitrogéntartalmú bázisról
A DNS-károsodás fő típusai
- Egyetlen nukleotid károsodás
- Egy nukleotidpár károsodása
- Kétszálú és egyszálú DNS-szál elszakad
- Keresztkötések kialakulása ugyanazon szál vagy különböző DNS-szálak bázisai között
- Timin dimerek képződése
- Térhálósítás
A jóvátételi rendszer felépítése
Mindegyik javítási rendszer a következő összetevőket tartalmazza:
- DNS-helikáz - egy enzim, amely "felismeri" a kémiailag megváltozott szakaszokat a láncban, és megszakítja a láncot a sérülés közelében;
- A DNáz (dezoxiribonukleáz) egy olyan enzim, amely "elvág" egy DNS-szálat (nukleotidszekvenciát) egy foszfodiészter kötés mentén, és eltávolítja a sérült területet: az exonukleáz a 3" vagy 5" terminális nukleotidokon, az endonukleáz a terminálistól eltérő nukleotidokon dolgozik. ;
- DNS-polimeráz - egy enzim, amely szintetizálja a DNS- lánc megfelelő szakaszát, hogy helyettesítse a törölt részt;
- A DNS-ligáz egy olyan enzim, amely lezárja a polimerlánc utolsó kötését, és ezáltal helyreállítja annak folytonosságát.
A jóvátétel fajtái
A baktériumoknak legalább 3 enzimrendszerük van , amelyek a helyreállításhoz vezetnek – közvetlen, kimetsző és posztreplikatív. Az eukariótáknak és baktériumoknak is van speciális javítási típusa Mismatch [3] és SOS-repair (a név ellenére ez a típusú javítás kissé eltér a baktériumok és az eukarióták [4] között) .
Közvetlen jóvátétel
A közvetlen javítás a DNS-károsodás megszüntetésének legegyszerűbb módja, amely általában olyan specifikus enzimeket foglal magában , amelyek gyorsan (általában egy lépésben) képesek megszüntetni a megfelelő károsodást, visszaállítva az eredeti nukleotidszerkezetet . Így működik például az O6-metilguanin- DNS metiltranszferáz , amely eltávolítja a metilcsoportot a nitrogénbázisból a saját cisztein-maradékai közé .
Excisional javítás
A kivágás javítása magában foglalja a sérült nitrogénbázisok eltávolítását a DNS-ből, majd a molekula normál szerkezetének helyreállítását a komplementer lánc mentén. Az enzimrendszer eltávolítja a kétszálú DNS rövid egyszálú szekvenciáját, amely nem illeszkedő vagy sérült bázisokat tartalmaz, és helyettesíti azokat egy olyan szekvencia szintetizálásával, amely komplementer a fennmaradó szállal.
A kivágásos javítás a módosított DNS-bázisok javításának leggyakoribb módszere . A módszer azon alapul, hogy egy módosított bázist különböző glikozilázok ismernek fel, amelyek elhasítják ennek a bázisnak az N-glikozidos kötését a DNS-molekula cukor-foszfát vázával. Ugyanakkor vannak olyan glikozilázok, amelyek specifikusan felismerik bizonyos módosított bázisok (oximetil-uracil, hipoxantin, 5-metil-uracil, 3-metil-adenin, 7-metilguanin stb.) DNS-ben való jelenlétét. Számos glikoziláz esetében a mai napig leírták a gén kódoló szekvenciájában az egyik nukleotid helyettesítésével kapcsolatos polimorfizmust. Ezen enzimek számos izoformája esetében összefüggést állapítottak meg az onkológiai betegségek fokozott kockázatával [Chen, 2003].
A kimetszés javításának másik típusa a nukleotidos kivágás javítás , amelyet nagyobb léziókra, például pirimidin dimerek képződésére terveztek .
Replikáció utáni javítás
A reparáció típusa, amely akkor következik be, ha a kimetszéses javítás folyamata nem elegendő a károsodás teljes helyreállításához: replikáció után a sérült területeket tartalmazó DNS képződésével egyszálú rések keletkeznek, amelyek a homológ rekombináció folyamatában kitöltődnek a segítségével. a RecA fehérje [5] .
A timin dimerek hasítására képtelen E. coli sejtekben posztreplikatív javítást fedeztek fel . Ez az egyetlen olyan javítási típus, amelynél nincs kárfelismerő lépés.
Érdekes tények
- Úgy gondolják, hogy az összes rák 80-90%-a a DNS-javítás hiányával függ össze [6] .
- A környezeti tényezők hatására bekövetkező DNS-károsodás, valamint a sejtben lezajló normál anyagcsere-folyamatok több száz-1000 eset gyakorisággal fordulnak elő minden sejtben, óránként [7] .
- Valójában a javítási hibák ugyanolyan gyakran fordulnak elő, mint a replikáció során, bizonyos körülmények között pedig még gyakrabban.
- Csírasejtekben a homológ rekombinációhoz kapcsolódó komplex javítás nem következik be e sejtek genomjának haploid természete miatt [8] .
Jegyzetek
- ↑ Kémiai Nobel-díjat a DNS javításáért // Lenta.Ru . Letöltve: 2015. október 7. Az eredetiből archiválva : 2015. október 7..
- ↑ Kirill Stasevich. Hogyan javítja a sejt DNS-ét // Tudomány és élet . - 2015. - 11. sz . - S. 30-38 .
- ↑ Kenji Fukui. DNS eltérés javítása eukariótákban és baktériumokban // Journal of Nucleic Acids. — 2010-07-27. - T. 2010 . - S. 260512 . — ISSN 2090-021X . - doi : 10.4061/2010/260512 . Az eredetiből archiválva : 2021. november 24.
- ↑ Mark S. Eller, Adam Asarch, Barbara A. Gilchrest. Fényvédelem az emberi bőrben – sokoldalú SOS-válasz† // Fotokémia és fotobiológia. - 2008. - Vol. 84 , iss. 2 . — P. 339–349 . — ISSN 1751-1097 . - doi : 10.1111/j.1751-1097.2007.00264.x . Az eredetiből archiválva : 2021. november 24.
- ↑ S. G. Inge-Vechtomov. Genetika a szelekció alapjaival. - Moszkva: Felsőiskola, 1989
- ↑ A. S. Konichev, G. A. Szevasztyanova. Molekuláris biológia. - M . : Akadémia, 2003. - ISBN 5-7695-0783-7 .
- ↑ Vilenchik MM , Knudson AG Inverz sugárzási dózis-rátahatások szomatikus és csíravonali mutációkra és DNS-károsodási arányokra // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2000. - május 2. ( 97. évf. , 10. sz.). - P. 5381-5386 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.090099497 . — PMID 10792040 .
- ↑ B. Lewin. Gének.
Lásd még
- Sugárzás okozta trükkök
- DNS károsodás
- sejtciklus
- génterápia
- Elsődleges radiobiológiai folyamatok
- Progeria
 Szótárak és enciklopédiák |
|---|
| DNS javítás | |
|---|---|
| Kivágás javítás |
|
| Egyéb típusú jóvátétel |
|
| Egyéb fehérjék |
|
| Szabályozás |
|
 sejtmag | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nukleáris membrán / Nukleáris lamina |
| ||||||||
| nucleolus |
| ||||||||
| Egyéb |
| ||||||||